電力系統(tǒng)繼電保護課程設計

1、目錄第一章 設計任務書1.1 原始材料.21.2 設計任務.5第二章 饋線保護配置與整定計算 2.1 饋線保護7 2.2 變壓器保護10 2.3 電容器保護13第三章 原理圖和張開圖 3.1 原理圖.15 3.2 展開圖.17參考文獻18第一章 設計任務書1.1、原始資料1 yn,d11牽引變壓器基礎數(shù)據(jù)變 量 名 稱變 量 值變 量 名 稱變 量 值最小運行方式變壓器一次側三相短路電流(a)1775.89過電流保護可靠系數(shù)1.2最小運行方式變壓器二次側三相短路電流(a)1429.25低電壓保護可靠系數(shù)1.2最小運行方式牽引網(wǎng)末端短路電流(a)919.08過電流保護返回系數(shù)0.95最小運行方式

2、27.5kv母線電壓(kv)24低電壓保護返回系數(shù)1.05牽引變壓器容量(mva)20牽引變壓器過負荷系數(shù)1.5牽引變壓器一次側額定電流(a)104.98牽引變壓器一次側母線電壓(kv)110牽引變壓器二次側額定電流(a)422.11變壓器中性點ct變比32牽引變壓器一次側ct接線系數(shù)1.732過負荷保護可靠系數(shù)1.45牽引變壓器二次側ct接線系數(shù)1二次諧波閉鎖條件0.18牽引變壓器一次側ct變比40重瓦斯保護(m/s)0.61牽引變壓器二次側ct變比160主變過熱()75牽引變壓器一次側pt變比1100主變通風啟動信號()55牽引變壓器二次側pt變比275主變通風停止信號()45差流速斷保護

3、可靠系數(shù)1.2牽引變壓器變比420mva牽引變壓器涌流倍數(shù)52 并聯(lián)電容補償裝置基礎數(shù)據(jù)最小運行方式變壓器二次側兩相短路電流(a)1429.25電容器組涌流倍數(shù)5a相并聯(lián)電容器組容量() (4并4串連接)1600過電壓保護返回系數(shù)0.95b相并聯(lián)電容器組容量() (4并4串連接)1600電流速斷保護可靠系數(shù)1.3變壓器二次側母線額定電壓(kv)27.5過電流保護可靠系數(shù)1.05變壓器二次側母線最高電壓(kv)31.5諧波過電流保護可靠系數(shù)1.2變壓器二次側母線pt變比275差流保護可靠系數(shù)1.3電容器組pt變比275電壓保護可靠系數(shù)1.2a相電容器組ct變比10電流保護返回系數(shù)0.95b相電容

4、器組ct變比10差電壓保護返回系數(shù)0.95a相電容器組額定電流(a)38.1電容器組同型系數(shù)1b相電容器組額定電流(a)38.1低電壓保護返回系數(shù)1.05電容器組額定電壓(kv)42差壓保護靈敏系數(shù)1.53 a相饋線保護(下行) 基礎數(shù)據(jù)牽引網(wǎng)末端最大短路電流(a)1656.321饋線ct變比126最小運行方式牽引網(wǎng)近端15%處短路電流(a)2295.743牽引變壓器二次側母線pt變比275最小運行方式牽引網(wǎng)末端短路電流(a)919.08阻抗保護電抗可靠系數(shù)1.2供電臂最大負荷電流(a)1364阻抗保護電阻可靠系數(shù)1.1牽引變壓器二次側母線最低工作電壓(kv)24電流速斷保護可靠系數(shù)1.3供電

5、臂長度(km)20.163阻抗保護電阻偏移值(歐)1牽引網(wǎng)單位阻抗電抗值(歐/千米)0.509阻抗保護電抗偏移值(歐)1阻抗保護靈敏角()65阻抗保護pt斷線電流檢測可靠系數(shù)1.2牽引負荷阻抗角()36.87牽引網(wǎng)單位阻抗電阻值(歐/千米)0.23(不計復線牽引網(wǎng)互感)4 b相饋線保護(上行) 基礎數(shù)據(jù)牽引網(wǎng)末端最大短路電流(a)1978.171饋線ct變比80最小運行方式牽引網(wǎng)近端15%處短路電流(a)2405.344牽引變壓器二次側母線pt變比275最小運行方式牽引網(wǎng)末端短路電流(a)1046.38阻抗保護電抗可靠系數(shù)1.2供電臂最大負荷電流(a)970阻抗保護電阻可靠系數(shù)1.1牽引變壓器

6、二次側母線最低工作電壓(kv)24電流速斷保護可靠系數(shù)1.3供電臂長度(km)12.14阻抗保護電阻偏移值(歐)1牽引網(wǎng)單位阻抗電抗值(歐/千米)0.509阻抗保護電抗偏移值(歐)1阻抗保護靈敏角()65阻抗保護pt斷線電流檢測可靠系數(shù)1.2牽引負荷阻抗角()36.87牽引網(wǎng)單位阻抗電阻值(歐/千米)0.23(不計復線牽引網(wǎng)互感)一系統(tǒng)接線圖1.牽引變電所示意圖1qs1ta11ta21ta31ta4計量測量 遙控過流差動12qf27.5kvn11qs5ta9ta13qf零序電流3ta9qs5qf9ta211ta1過流11ta2差動18ta115ta115ta218ta211qf10qf9qf8

7、qf7qf13qs14qs15qs16qs17qs18qs19qs20qsmmmm分區(qū)亭分區(qū)亭mmmm110kvba注：圖中僅畫出了一臺牽引主變壓器。2.并聯(lián)電容補償裝置25ta2tr22tr122ta113qf21ta1275kv（a）21ta222ta226ta4tr24tr124ta114qf23ta1275kv（b）23ta224ta21.2 設計任務(1)完成主變、并聯(lián)電容補償裝置、饋線保護的配置方案設計；(2)完成主變、并聯(lián)電容補償裝置、饋線保護的整定計算；(3)畫出a相饋線保護的原理接線圖和保護的展開圖，并作相應說明；注1：展開圖需包括電流電壓回路接線圖、控制回路接線圖和信號回路

8、接線圖；注2：不要求對電流、電壓互感器的負載能力進行校驗，不要求畫出屏面布置圖、屏后接線圖和端子排列；注3：僅要求針對一個斷路器畫出控制回路。第二章 饋線保護配置與整定計算由于不同廠家生產(chǎn)的保護實現(xiàn)方式與動作特性的不同，配置方案與整定計算也就不同，但配置與整定的基本原則相同。2.1、交流牽引負荷的特點(1)移動負荷，大小隨時變化，這主要與線路情況，機車類型，列車重量和運行速度有關。 (2)負荷電流大，饋線電流可在0到600800a的極寬范圍內(nèi)變化，雙機牽引更高；有些線路高達20003000a(3)單邊供電時，供電臂的長度為2030km；雙邊供電時，復線為4050km，單線為6070km。(4)

9、線路單位阻抗大于普通輸電線路阻抗，0.5465(5)距離長，單位阻抗大，在最小運行方式下牽引網(wǎng)末端短路時，電流數(shù)值較小，有時可與最大負荷相比，采用一般保護很難滿足靈敏度的要求。(6)空載投入機車變壓器時產(chǎn)生勵磁涌流，含有大量的二次諧波，其幅值可達到500600a； (7)牽引狀態(tài)下機車的電流的相位角為2540，啟動時55 60，再生時可達901200。(8)正常負荷下，功率因數(shù)為0.8左右。(9) 機車的電流是非正弦的,含有大量高次諧波。三次諧波含量最高為2030。(10)牽引負荷是兩個單相負荷，在三相系統(tǒng)中造成三相負荷不對稱，不適用利用復序分量保護。 (11)牽引網(wǎng)短路電流波形基本上是正弦的

10、（機車退出工作），三次諧波含量不超過23 。2.2、饋線保護1. 電流速斷保護l 動作電流按被保護范圍末端的最大短路電流整定： =-可靠系數(shù)-最大短路電流-電流速斷整定值l 動作時限：考慮與電力機車斷路器跳閘時間配合，機車保護動作時限一般0.060.08s。l 保護范圍校驗：最小保護范圍線路全長的15 20 a相饋線整定整定值 =1.31656.321=2153.22a動作時限取 =0.1s由表 a相饋線保護(下行) 基礎數(shù)據(jù) 可得：最小運行方式牽引網(wǎng)近端15%處短路電流為2295.743a。2295.743a=2153.22a可見，最小保護范圍大于全長的15%，電流速斷能滿足保護的要求。b相

11、饋線整定整定值 =1.31978.171=2571.62a動作時間 =0.1s由表三可得：最小運行方式牽引網(wǎng)近端15%處短路電流2405.344a2滿足要求2.二次諧波制動的比率差動保護 l 動作電流一般按變壓器額定電流的0.2-1倍整定，需考慮接線系數(shù)。 =l 靈敏度校驗按最小運行方式下變壓器低壓側發(fā)生兩相短路的短路電流進行靈敏度校驗。=2=0.5=0.5104.98=52.49a=33.832滿足要求3.三相低電壓過電流保護（110kv側）l 動作電流：一般按躲過變壓器額定電流整定 為本線路的額定電流=104.98=132.606al 靈敏度校驗:按最小運行方式下變壓器低壓側發(fā)生兩相短路的

12、短路電流進行靈敏度校驗。 =l 動作電壓:一般按躲過母線最低工作電壓整定。 =240004=96000vl 靈敏系數(shù):電壓元件的靈敏系數(shù)按最大運行方式下，相鄰元件末端發(fā)生三相金屬性短路時，保護安裝處的最大殘壓來效驗。 l 動作時限:與變壓器低壓側單相低電壓過電流保護配合。=104.98=132.606a=11.5981.3=76.19kvt=0.6s4.單相低電壓過電流保護（27.5kv）l 動作電流：一般按躲過變壓器額定電流整定 為本線路的額定電流=422.11=533.19al 靈敏度校驗:按最小運行方式下變壓器低壓側發(fā)生兩相短路的短路電流進行靈敏度校驗。 =l 動作電壓:一般按躲過母線最

13、低工作電壓整定。 =24000vl 靈敏系數(shù):電壓元件的靈敏系數(shù)按最大運行方式下，相鄰元件末端發(fā)生三相金屬性短路時，保護安裝處的最大殘壓來效驗。l 動作時限 =422.11=533.19a=19.05kvt=0.1s5.零序過電流保護由于負荷為單相負荷，線路不設零序保護，變壓器110kv側中性點接地時設置零序過電流保護。l 動作電流：按70%的額定電流整定。=70%=104.980.7=92.82a6.過負荷保護l 動作電流:按額定電流整定。=422.11=533.19al 動作時限：較長，一般取9s。7.重瓦斯保護當變壓器內(nèi)部故障時，在故障電流和故障點電弧的作用下，變壓器油和其他絕緣材料會受

14、熱分解，產(chǎn)生大量的氣體。根據(jù)氣體排除的多少可以設置瓦斯保護。重瓦斯保護動作于跳開變壓器各側斷路器。8.主變過熱保護 主變通風啟動信號： ； 主變通風停止信號： ；2.3電容器保護a相與b相相同1.電流速斷保護該保護用于斷路器到電容器連接端的短路故障。l 動作電流：按躲開電容器投入時產(chǎn)生的最大涌流進行整定。 =5104.98=718.28al 靈敏度校驗：按最小運行方式下變壓器二次側發(fā)生兩相短路的短路電流進行靈敏度校驗。 =1.5=1.991.52.過電流保護用于電容器組內(nèi)部故障，接地故障保護，也作電流后備。 l 整定原則1.電容器組電容有10%的偏差，使負荷增大；2電容器允許1.3倍額定電流長

15、期運行；3.合閘涌動不誤動。=1.4=1.438.1=58.95al 靈敏度校驗：按最小運行方式下變壓器二次側發(fā)生兩相短路的短路電流進行靈敏度校驗。 =24.241.2l 動作時限：躲過并補裝置的最大合閘涌流,取0.5s3.諧波過電流保護l 動作電流：按等效三次諧波電流為額定電流的1.5倍連續(xù)運行2分鐘整定。=47.625al 動作時限：120s4.差電流保護l 動作電流：按投入電容器組產(chǎn)生的涌流可能造成的不平衡電流整定。 =5 - 并補投入時涌流有效值 =538.1=190.5a=-可靠系數(shù)取1.3 ，-同型系數(shù)取1 ，-流互最大允許誤差取0.1=1.310.1190.5=24.765al

16、靈敏度校驗：對于并聯(lián)電容補償支路來說，最小短路電流同額定電流，可以用流過并聯(lián)電容補償支路的額定電流來進行靈敏度校驗。=1.2=1.541.2動作時限：0.1s5.差電壓保護l 動作電壓：1.確定電容器組故障后由熔絲切除的電容器臺數(shù)k，此時故障電容器組端電壓可能上升到1.1倍額定電壓。2.計算故障電容器組和非故障電容器組的電壓差值。3.考慮一定的靈敏系數(shù)，計算動作電壓。動作方程： 并補裝置兩組串聯(lián)電容器之差電壓基波分量； 差壓定值； 定值計算：確定電容器組中故障電容器端電壓超過1.1倍額定電壓時，熔斷器已切除電容器的臺數(shù)k。 由 算出，取=4； 并聯(lián)電容器數(shù)； 串聯(lián)電容器數(shù)； 補償度，一般取0.

17、12-0.13； 母線最高電壓； 電容器額定電壓；計算差壓： 計算定值： 式中： 靈敏系數(shù)，取1.5；動作時限：=0.1s6.低電壓保護l 動作電壓：一般按額定電壓的50%-60%整定=0.638.1=22.86al 動作時限：大于牽引母線上所接饋線短路保護的最長動作時延，取0.5-1s.7.過電壓保護l 動作電壓：一般按額定電壓的110%-130%整定。=1.338.1=49.53al 動作時限躲過牽引網(wǎng)可能發(fā)生的瞬時過電壓，取1-2s.第三章 原理圖和展開圖3.1原理圖1.采用機電型繼電器的電流保護原理接線圖工作原理說明： lj是電流繼電器，zj是中間繼電器，sj是時間繼電器，xj是信號繼電器。1是電流速斷保護，2是過電流保護。當饋線電流大于電流速斷的整定值時，電流速斷保護動作，經(jīng)中間繼電器作用于信號使斷路器跳開；當饋線電流過負荷時，即電流大于過電流保護整定值，過電流保護動作，為了與速斷保護相配合經(jīng)時間繼電器延時，再作用于信號繼電器跳開斷路器。2.距離保護原理接線圖工作原理： 當饋線在距離保護i段保護范圍內(nèi)故障時，即計算阻抗在保護四邊形內(nèi)，